2017年2月25日 星期六

速度 x 力量-淺談爆發力

Q:為什麼我比大部分的高中棒球投手還要壯,但是球速就是比較慢?
A:偷偷跟您說,因為你爆發力輸人家。
Q:爆發力是什麼?
A:爆發力就是速度 x 力量

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以最近很夯的推雪橇來舉例,這個運動就是一個表現爆發力的項目。
在一樣的重量下,不同的速度就呈現了不同運動員的爆發力:同樣重量下的兩倍速度,就是兩倍爆發力的表現。所以不是推的比較重或是比較快就比較厲害,要算的是"力量x速度"。這個乘積,就是爆發力(power)。

用剛剛的推雪橇來想像:當雪橇的重量越輕時,能把雪橇推地越快;相反的,如果雪橇很重,我們能推動的速度也就越慢。在同一塊肌肉的表現上,速度和力量彼此之間的關係是像函數一樣會互相影響的。
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以上這個情境,可以用下面這一張圖來呈現:
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科學家可以藉由找出這個曲線的公式,知道運動員在各種重量下的爆發力,也能由這些數據可以推估在運動場上的表現;或者也能從曲線的變化來評估訓練的成效。
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爆發力是什麼呢?
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用算式呈現,爆發力 = 力量 x 速度,Power = Force x Velocity
爆發力就是power或叫功率,單位就是瓦(watt),物理很好的大家也可以用單位換算驗證一下 W = N x m / s
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用圖呈現的話,就是剛剛力量與速度的乘積,圖中像小山丘的曲線就是power,也就是我們討論的爆發力。
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對於求出乘積,相信數學很好的大家都迫不及待的想算出該曲線的最大值(先偷偷告訴你求出單點最大值也不一定能應用在運動場上),可惜這個曲線的公式會隨著個人基因、肌肉力量、運動部位和訓練,而有不同的變化。所以這條曲線不是固定的!
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爆發力和運動的關係
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爆發力是取決於該情境下的狀態。以最簡單的棒球投手投球來舉例,某國中投手阿華的三頭肌可能沒有健身房的巨巨們健壯,能舉起的最大重量也相去甚遠(A點)。但是在棒球重量的情況下(為求模型單純,暫不討論前臂長度與重量),阿華能瞬間產生的爆發力卻能贏過巨巨們(同樣的力量下,B點的速度>C點),就是因為他的這條曲線在訓練或是個人基因上,在這個重量點上有更大的優勢。而棒球場投手丘上,爭的就是這個點的表現。

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而把爆發力與運動表現的關係換算到垂直跳躍高度的話,因為還要考量自身重量的不同,會有更複雜的計算。不過以兩個相同體重(與站立摸高)的人來說,用垂直上拋的物理角度,可以知道跳比較高的人初速比較快是理所當然的,而能賦予體重這樣更快速的能量,就是大腿爆發力的優勢了。(不過球場上說一個人跳很快主要是起跳準備動作的差異影響,垂直高度的差異換算起來在初速影響上很小。垂直高度能跳一公尺和能跳兩公尺()的人,初速也只慢了28%。)
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所以這可以解釋在運動場上,有些人雖然沒有壯碩的身材,甚至在健身房的重量表現也真的海輸一票人,但是在打擊、投球、跳躍等等倚賴爆發力的動作上有驚人的表現。
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那要怎麼測量我的爆發力呢?
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很簡單,畫出你的這條曲線就好了。試著在不同的重量下出"全"力並計算速度(小心不要受傷),慢慢的(因為你要休息)你就能畫出一條美麗的曲線。
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至於如何測試的方法,因為這不是業配文,所以只好請各位熱血的運動愛好者們自行上網查詢。而小弟學校的儀器則是K牌的氣壓重訓設備,一台大約五千美金左右。





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爆發力要怎麼樣變得更好呢?
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要追求最大的爆發力,從上面的圖片和公式可以知道,就是要在最適合的重量下使出最大的力氣追求最快的速度。但是需要爆發力的運動環境,像是投籃、打擊、變向衝刺,都不是一個穩定的狀態讓我們身體能夠在最舒服的姿勢出力,重量也會隨著情況不同而有所變化。

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這張圖片我們再看一次,在力量與速度的層面上,實線比起虛線更高了一層,意味著肌肉力量的提升,而在power的曲線上,實線就有著更大幅度的進步。在虛線的各個不同位置上,更強大的肌力都能產生更大的power。這說明了力量的提升還是相當程度的主宰了爆發力的表現。壯漢與小孩拿起球棒的破壞威力還是有些差距。
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但是在某些項目的運動也並非一味的追求力量的提升。有的時候,提升的肌力會導致習慣的運動姿勢改變,連帶地影響動作傳遞鏈的穩定性,造成精準度下降與受傷的機會提升。所以力量提升到一定程度後會在技術訓練的層面多加琢磨,調整爆發力曲線至更適合的位置。這類的訓練與神經肌肉連結的加強有關。
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補充連結:

有沒有練肌不練腦的八卦?
[CBPL] 加重球正夯,到底在夯什麼?


圖一說明補充

在圖片的左半邊部分,用手提著購物袋比較好想像這個情境:
  • 當這個東西重到一個程度,我們就只能僅僅把他提住,沒辦法再出更多力氣把東西提起來。(Velocity = 0, isometric contraction)
  • 如果這個東西再更重一點點,像是媽媽在這袋東西上又加了瓶礦泉水,超過負荷的手臂就屈服在重量的淫威之下,不停地掙扎,但還是一點一點地緩緩下放。(Velocity < 0)
  • 萬一提的東西又更重的話,像是媽媽再加了一桶牛奶,不堪暴政的迫害,此時手臂儘管使出全力也無法抵抗這麼大的重量,於是手臂就更快速的往下移動。

對於手臂的二頭肌而言,向上提的動作就是向心(concentric)收縮;而向下放的動作就是離心(eccentric)收縮。對肌肉的收縮來說,重量越輕,能向心收縮的速度就越快;反之越重則越來越慢,直到速度歸零;再更重,就於收縮的狀態被離心拉長。

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